操作系统进程同步.docx
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操作系统进程同步
操作系统进程同步实验报告
实验三:
进程同步实验
一、实验任务:
(1)掌握操作系统的进程同步原理;
(2)熟悉linux的进程同步原语;
(3)设计程序,实现经典进程同步问题。
二、实验原理:
(1)P、V操作
PV操作由P操作原语和V操作原语组成(原语是不可中断的过程),对信号量进行操作,具体定义如下:
P(S):
①将信号量S的值减1,即S=S-1;
②如果S³0,则该进程继续执行;否则该进程置为等待状态,排入等待队列。
V(S):
①将信号量S的值加1,即S=S+1;
②如果S>0,则该进程继续执行;否则释放队列中第一个等待信号量的进程。
(2)信号量
信号量(semaphore)的数据结构为一个值和一个指针,指针指向等待该信号量的下一个进程。
信号量的值与相应资源的使用情况有关。
当它的值大于0时,表示当前可用资源的数量;当它的值小于0时,其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。
注意,信号量的值仅能由PV操作来改变。
一般来说,信号量S³0时,S表示可用资源的数量。
执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源,因此S的值减1;当S<0时,表示已经没有可用资源,请求者必须等待别的进程释放该类资源,它才能运行下去。
而执行一个V操作意味着释放一个单位资源,因此S的值加1;若S£0,表示有某些进程正在等待该资源,因此要唤醒一个等待状态的进程,使之运行下去。
(3)linux的进程同步原语
①wait();阻塞父进程,子进程执行;
②#include
#include
key_tftok(char*pathname,charproj);它返回与路径pathname相对应的一个键值。
③intsemget(key_tkey,intnsems,intsemflg)
参数key是一个键值,由ftok获得,唯一标识一个信号灯集,用法与msgget()中的key相同;参数nsems指定打开或者新创建的信号灯集中将包含信号灯的数目;semflg参数是一些标志位。
参数key和semflg的取值,以及何时打开已有信号灯集或者创建一个新的信号灯集与msgget()中的对应部分相同。
该调用返回与健值key相对应的信号灯集描述字。
调用返回:
成功返回信号灯集描述字,否则返回-1。
④intsemop(intsemid,structsembuf*sops,unsignednsops);
semid是信号灯集ID,sops指向数组的每一个sembuf结构都刻画一个在特定信号灯上的操作。
nsops为sops指向数组的大小。
⑤intsemctl(intsemid,intsemnum,intcmd,unionsemunarg)
该系统调用实现对信号灯的各种控制操作,参数semid指定信号灯集,参数cmd指定具体的操作类型;参数semnum指定对哪个信号灯操作,只对几个特殊的cmd操作有意义;arg用于设置或返回信号灯信息。
三、实验源程序:
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#definePERMS_IRUSR|S_IWUSR
#defineSEMKEY(key_t)0x200
typedefunion_senum{
intval;
structsemid_ds*buf;
ushort*array;
}semun;
intsemid;
staticintcount=0;
FILE*fp,*fp1,*fp2;
structsembufprmutex={0,-1,0},pwmutex={1,-1,0},ps={2,-1,0};
structsembufvrmutex={0,1,0},vwmutex={1,1,0},vs={2,1,0};
intinitsem()
{
semunx;
x.val=1;
if((semid=semget(SEMKEY,3,0600|IPC_CREAT|IPC_EXCL))==-1)
{
if(errno==EEXIST)
semid=semget(SEMKEY,3,0);
}
if(semctl(semid,0,SETVAL,x)==-1)
{
perror("semctlfailed\n");
return(-1);
}
if(semctl(semid,1,SETVAL,x)==-1)
{
perror("semctlfailed\n");
return(-1);
}
if(semctl(semid,2,SETVAL,x)==-1)
{
perror("semctlfailed\n");
return(-1);
}
return(semid);
}
main()
{inti,j,k;
staticinta[30];
intshmid;
int*pint,*pint2,addr,addr2;
for(i=0;i<30;i++)
{
a[i]=i;
}
if((shmid=shmget(IPC_PRIVATE,4,PERM))==-1){
fprintf(stderr,"CreateShareMemoryError:
%s\n\a",strerror(errno));
exit
(1);
}
addr=shmat(shmid,0,0);
pint=(int*)addr;
*pint=0;
semid=initsem();
if(fork()==0)
{//writer
semop(semid,&pwmutex,1);
printf("callwriter\n");
fp1=fopen("a.txt","w");
for(k=0;k<20;k++)
{
fprintf(fp1,"%d\n",5*k);
printf("write%d\n",5*k);
}
fclose(fp1);
printf("writefinish!
!
!
!
\n");
semop(semid,&vwmutex,1);
exit(0);
}
else
{
if(fork()==0)
{
//reader1
semop(semid,&prmutex,1);
addr2=shmat(shmid,0,0);
pint2=(int*)addr2;
if(*pint2==0)semop(semid,&pwmutex,1);
*pint2=*pint2+1;
printf("reader1enter----count=%d\n",*pint2);
semop(semid,&vrmutex,1);
fp=fopen("a.txt","r");
while(!
feof(fp))
{
fscanf(fp,"%d",&i);
printf("reader1%d\n",i);
}
semop(semid,&prmutex,1);
*pint2=*pint2-1;
printf("reader1exit----count=%d\n",*pint2);
//count=count-1;
//printf("count=%d\n",count);
if(*pint2==0)semop(semid,&vwmutex,1);
semop(semid,&vrmutex,1);
exit(0);
}
else
{if(fork()==0)//reader
{
semop(semid,&prmutex,1);
addr2=shmat(shmid,0,0);
pint2=(int*)addr2;
if(*pint2==0)semop(semid,&pwmutex,1);
*pint2=*pint2+1;
printf("Read2enter+++++count=%d\n",*pint2);
//printf("Read2count=%d\n",count);
//count=2;
//printf("count=%d\n",count);
semop(semid,&vrmutex,1);
fp=fopen("a.txt","r");
while(!
feof(fp))
{fscanf(fp,"%d",&i);
printf("reader2%d\n",i);
}
semop(semid,&prmutex,1);
//count=count-1;
*pint2=*pint2-1;
printf("Read2exit+++++count=%d\n",*pint2);
//printf("Read2count=%d\n",count);
if(*pint2==0)semop(semid,&vwmutex,1);
semop(semid,&vrmutex,1);
exit(0);
}
}
}
}
四、实验结果:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 操作系统 进程 同步